Optimale Allokation von verteilten Energieressourcen zur Verbesserung der Resilienz und Verlustreduzierung in aktiven Verteilungsnetzen

Core Concepts

Durch die optimale Allokation von konventionellen und erneuerbaren verteilten Erzeugungseinheiten sowie Energiespeichersystemen können sowohl die Energieverluste im Normalbetrieb als auch die Lastabwürfe in Krisensituationen nach Naturkatastrophen minimiert werden.

Abstract

Dieser Artikel präsentiert ein neues konvexes Optimierungsmodell mit zwei Zielfunktionen: Reduzierung der Energieverluste im Normalbetrieb und Minimierung der Lastabwürfe in kritischen Situationen nach Naturkatastrophen. Zunächst wird eine neue Formulierung zur optimalen Rekonfiguration des Verteilungsnetzes entwickelt, um die Energieverluste im Normalbetrieb zu reduzieren. Anschließend wird ein neuer Ansatz zur optimalen Bildung von Mikronetzen vorgestellt, um die Resilienz des Systems in Notfallsituationen zu verbessern. Das Modell berücksichtigt sowohl netz-verbundene als auch isolierte Betriebszustände des Verteilungsnetzes. Dabei werden konventionelle und erneuerbare verteilte Erzeugungseinheiten sowie Energiespeichersysteme optimal platziert. Durch Konvexifizierung aller Beziehungen und Verwendung des leitungsflussbasierten AC-Lastflusses kann das Optimierungsproblem als gemischt-ganzzahlig-quadratisch-beschränktes Programm formuliert werden. Die Ergebnisse zeigen die Effektivität des vorgeschlagenen Ansatzes in Bezug auf Verlustreduzierung und Resilienzsteigerung unter Extrembedingungen nach schwerwiegenden Störungen im System.

Stats

Die Energieverluste im Normalbetrieb können um bis zu X% reduziert werden. Der Lastabwurf in Krisensituationen kann um bis zu Y% minimiert werden.

Quotes

"Durch die optimale Allokation von verteilten Energieressourcen können sowohl die Energieverluste im Normalbetrieb als auch die Lastabwürfe in Krisensituationen nach Naturkatastrophen minimiert werden." "Das vorgeschlagene Modell ermöglicht eine resilienzorientierte Betriebsweise von Mikronetzen in netz-verbundenen und isolierten Bedingungen."

Key Insights Distilled From

Resilience-Oriented Operation of Micro-Grids in both Grid-Connected and Isolated Conditions within Sustainable Active Distribution Networks

by Saeed Behzad... at arxiv.org 03-29-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.19147.pdf

Deeper Inquiries

Wie können die Ergebnisse des Optimierungsmodells genutzt werden, um die Investitionsentscheidungen der Netzbetreiber zu unterstützen

Die Ergebnisse des Optimierungsmodells können den Netzbetreibern dabei helfen, fundierte Investitionsentscheidungen zu treffen. Durch die Optimierung der Platzierung von dezentralen Energieerzeugungsanlagen (DG) und Energiespeichersystemen (ESS) können die Netzbetreiber die Effizienz des Netzbetriebs verbessern, die Energieverluste reduzieren und die Resilienz des Netzes bei Notfällen erhöhen. Indem das Modell verschiedene Szenarien durchspielt und die Auswirkungen auf Energieverluste und Lastabwurf analysiert, können die Netzbetreiber fundierte Entscheidungen treffen, um die Leistungsfähigkeit ihres Netzes zu optimieren und gleichzeitig die Kosten zu minimieren.

Welche zusätzlichen Faktoren, wie z.B. Unsicherheiten bei erneuerbaren Energien, könnten in das Modell integriert werden, um die Praxistauglichkeit weiter zu erhöhen

Um die Praxistauglichkeit des Modells weiter zu erhöhen, könnten zusätzliche Faktoren wie Unsicherheiten bei erneuerbaren Energien in das Modell integriert werden. Dies könnte beispielsweise die Berücksichtigung von Prognosefehlern bei der erneuerbaren Energieerzeugung oder die Integration von Echtzeitdaten zur Anpassung der Betriebsstrategie umfassen. Darüber hinaus könnten externe Einflüsse wie Wetterbedingungen oder Marktpreisschwankungen in das Modell einbezogen werden, um die Robustheit der Entscheidungen in dynamischen Umgebungen zu verbessern.

Inwiefern lässt sich der vorgeschlagene Ansatz auf andere Infrastruktursysteme wie Wasser- oder Gasnetze übertragen, um deren Resilienz zu verbessern

Der vorgeschlagene Ansatz zur Optimierung der Resilienz von Energieverteilungsnetzen könnte auf andere Infrastruktursysteme wie Wasser- oder Gasnetze übertragen werden, um deren Resilienz zu verbessern. Indem ähnliche Optimierungsmodelle und Strategien auf diese Systeme angewendet werden, könnten die Netzbetreiber in der Lage sein, die Effizienz, Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit dieser Infrastrukturen zu steigern. Die Integration von dezentralen Ressourcen, die Optimierung von Betriebsstrategien und die Berücksichtigung von Notfallmaßnahmen könnten dazu beitragen, die Resilienz und Leistungsfähigkeit dieser Systeme in verschiedenen Betriebsszenarien zu verbessern.